專利名稱：一種用于中醫(yī)數(shù)字四診的數(shù)據(jù)采集方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)采集方法，尤其是一種能夠記錄中醫(yī)四診所要求的舌象、面象、呼出的特征氣體、人體發(fā)出的特征氣體、病人語音、脈象信息的用于中醫(yī)數(shù)字四診的數(shù)據(jù)采集方法。
背景技術(shù)：
四診即望、聞、問、切四種診察疾病的方法，是搜集臨床資料的主要方法。人體是有機(jī)的整體，局部病變可以影響全身，全身的病變也可以反映在局部。從診察疾病反映在各方面的客觀癥狀、體征，可以幫助了解疾病的原因、性質(zhì)、部位，為辨證論治提供依據(jù)。望、聞、問、切在臨床診察搜集疾病反映的情況時，各有其獨(dú)特作用，只有認(rèn)真細(xì)致地運(yùn)用四診的方法客觀地搜集，才能詳細(xì)地占有材料；四診之間又是互相聯(lián)系的，必須把望、聞、問、切有機(jī)地結(jié)合起來-即四診合參才能全面、系統(tǒng)地了解病情，做出正確判斷。如果只強(qiáng)調(diào)或者注意一種診法的重要而忽視其它，則搜集的材料不夠全面，會影響對疾病的正確判斷。
傳統(tǒng)中醫(yī)醫(yī)生利用自己的感覺器官進(jìn)行望聞問切，收集病人的身體信息，通過語言進(jìn)行描述，以供辨正論治。這樣的方法主觀依賴性比較強(qiáng)，缺乏定量化，客觀化的依據(jù)。由于中醫(yī)是一個經(jīng)驗主導(dǎo)的技術(shù)行業(yè)，因此同樣的證型不同的專家，不同的醫(yī)者會有不同的診斷結(jié)果，所以需要一種客觀的記錄手段來描述病人身體的特征。
目前，研究者在脈診和舌象方面取得了很大的突破。在脈診方面利用PVDF薄膜或壓電片制作的各種傳感器作為人體耦合部件，采集脈象信號。通過采樣調(diào)整電路，最后a/d轉(zhuǎn)換后輸入到微機(jī)顯示，作為一個比較成熟的模式應(yīng)用于脈波信號的提取。舌象方面，北京工業(yè)大學(xué)的沈蘭蓀教授等人提出的數(shù)字化中醫(yī)舌象采集裝置，由圖像采集器，計算機(jī)和顯示器組成，較好的實現(xiàn)了舌象的采集。但是當(dāng)前的研究情況和專利公布表明，沒有一個醫(yī)療裝置把中醫(yī)四診做為一個整體進(jìn)行考慮，實現(xiàn)四診信息的數(shù)字化記錄。
傳統(tǒng)中醫(yī)四診主要可以分成下列四個部分望診——醫(yī)者運(yùn)用視覺，對人體全身和局部的一切可見征象以及排出物等進(jìn)行有目的地觀察，以了解健康或疾病狀態(tài)，稱為望診。形成了面色診、舌診兩項中醫(yī)獨(dú)特的傳統(tǒng)診法。在望診這一部分，我們主要實現(xiàn)面象和舌象的記錄。
聞診——包括聽聲音、聞氣味兩方面。其中聲音包含了說話聲、腳步聲、動作聲、呼吸聲以及咳嗽聲等各類聲音。籍由判斷所聽到聲音的強(qiáng)弱及頻率是否正常來作為辯證的依據(jù)。而氣味包括了口氣、汗氣、體臭、鼻氣及排出物等。
問診——即向病人或其家屬有步驟、有目的地詢問病史。問診是詢問病人疾病的發(fā)生與經(jīng)過，問清病人的主要痛苦與癥狀，了解病人的體質(zhì)、生活習(xí)慣等有關(guān)內(nèi)容，以達(dá)到掌握重點(diǎn)，結(jié)合其他三診來診斷疾病的目的。
切診——切診的內(nèi)容包括了脈診與按診兩部分，傳統(tǒng)中醫(yī)的做法兩者都是運(yùn)用醫(yī)生的手，對病人體表進(jìn)行觸、摸、按壓，以了解病情的一種診斷方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足而提供一種用于中醫(yī)數(shù)字四診的數(shù)據(jù)采集方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案。這種用于中醫(yī)數(shù)字四診的數(shù)據(jù)采集方法，主要對應(yīng)于中醫(yī)望聞問切四個部分，按照中醫(yī)數(shù)字四診的要求，通過數(shù)碼相機(jī)和均勻光源采集病人的舌象和面象，通過氣體傳感器檢測電路采集特征氣體信息，通過語音輸入電路采集病人病態(tài)語音信息，通過壓電傳感器脈象記錄電路采集病人的脈象數(shù)據(jù)；數(shù)碼相機(jī)和語音輸入電路的輸出信號均與計算機(jī)的輸入端相連接，氣體傳感器檢測電路和壓電傳感器脈象記錄電路的輸出信號通過放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路與計算機(jī)的輸入端相連接，多路信號同時實時在輸入到計算機(jī)中，構(gòu)成一個整體的數(shù)據(jù)采集記錄裝置。
本發(fā)明有益的效果是本發(fā)明的提供一種新型的數(shù)字化醫(yī)療方法，實現(xiàn)中醫(yī)四診的客觀化記錄；把中醫(yī)四診理論與計算機(jī)科學(xué)，現(xiàn)代信號監(jiān)測和處理等各個方面的先進(jìn)成果結(jié)合起來，采集到能夠用于輔助診斷的有效客觀信號。為實現(xiàn)真正可行的中醫(yī)現(xiàn)代化分析診斷儀器等后續(xù)工作提供原始的數(shù)字化記錄；有助于中醫(yī)電子病歷的標(biāo)準(zhǔn)化，使得中醫(yī)標(biāo)準(zhǔn)HIS系統(tǒng)可以更加順利的推行，促進(jìn)中醫(yī)的信息化發(fā)展。
圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的壓電傳感器脈象記錄電路圖；圖3是本發(fā)明的A/D轉(zhuǎn)換電路圖；
圖4是本實用新型的A/D轉(zhuǎn)換電路局部放大圖a；圖5是本實用新型的A/D轉(zhuǎn)換電路局部放大圖b；圖6是本實用新型的A/D轉(zhuǎn)換電路局部放大圖c；圖7是本實用新型的A/D轉(zhuǎn)換電路局部放大圖d；附圖標(biāo)記說明數(shù)碼相機(jī)1，均勻光源2，氣體傳感器檢測電路3，語音輸入電路4，壓電傳感器脈象記錄電路5；
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。對照傳統(tǒng)中醫(yī)四診模型，本發(fā)明的總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如附圖1所示，外圍主要有四個模塊組成，分別是切診模塊、望診模塊、問診/聞診模塊、聞診模塊；四個模塊連上一臺計算機(jī)組成了一個整體。具體地說本方法主要對應(yīng)于中醫(yī)望聞問切四個部分，按照中醫(yī)數(shù)字四診的要求，通過數(shù)碼相機(jī)1和均勻光源2采集病人的舌象和面象，通過氣體傳感器檢測電路3采集特征氣體信息，通過語音輸入電路4采集病人病態(tài)語音信息，通過壓電傳感器脈象記錄電路5采集病人的脈象數(shù)據(jù)；數(shù)碼相機(jī)1和語音輸入電路4的輸出信號均與計算機(jī)的輸入端相連接，氣體傳感器檢測電路3和壓電傳感器脈象記錄電路5的輸出信號通過放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路與計算機(jī)的輸入端相連接，多路信號同時實時在輸入到計算機(jī)中，構(gòu)成一個整體的數(shù)據(jù)采集記錄裝置。
切診、聞診模塊負(fù)責(zé)把需要采集的人體信息用傳感器轉(zhuǎn)換成電信號，通過采樣保持電路，輸入到由51芯片加上一個8位A/D轉(zhuǎn)換芯片，通過232串口芯片輸入到計算機(jī)顯示和保存。在切診中采用壓電片作為傳感器，當(dāng)前這種技術(shù)已經(jīng)非常成熟，已有專門的脈象頭可以購買使用。聞診選用硫化氫，氧氣，二氧化碳，濕度等氣敏傳感模塊，作為傳感器應(yīng)用電路的前端，通過串行口把數(shù)字信號輸入計算機(jī)，用以報告有無特征氣味以及檢測目標(biāo)氣體的濃度。需要明確說明的是聞診的前端采用了可擴(kuò)充的多路輸入，其氣體收集器為頭盔式的口罩，用于收集人體呼出的氣體。氣體傳感器的識別是否有某種特征氣體；對于病人身體散發(fā)出的氣味和病室的氣味采用帶有小電機(jī)的類似于吸塵器的氣體吸取器，提取樣本氣體，用于氣體傳感器識別。因此，由上所述，兩個模塊唯一的區(qū)別在于傳感器功能的不同。
望診模塊由均勻光源、高分辨率的數(shù)碼相機(jī)(或者采用通過改造的高清晰度攝像頭)組成，病人伸出舌部，調(diào)整好光源，使得病人面部即可攝像。得到的圖像可以直接輸入計算機(jī)，得到清晰逼真的舌象和面象圖片。
問診/聞診模塊主要記錄的是病人個人信息，病史等語音信息和咳嗽等病態(tài)語音錄入。最簡單實效的方法——用一個麥克風(fēng)就能很好的解決問題。把病人病史信息和病態(tài)語音錄入到計算機(jī)中以聲音的形式存儲，同時可以使用計算機(jī)鍵盤輸入病人病史，以文本錄入。病人的病態(tài)語音信息同樣也是通過麥克風(fēng)，輸入微機(jī)存儲。
下面介紹計算機(jī)外圍電路的實現(xiàn)。首先是脈診的傳感器實現(xiàn)電路，把以應(yīng)變電阻片為敏感元件的脈象傳感器作為惠斯頓電橋，其中用兩組應(yīng)變片朝相反的方向形變。電橋把傳感器脈波的壓力沖擊轉(zhuǎn)換成電壓的變化，為后續(xù)的模擬放大器AR1提供輸入。根據(jù)模擬電路放大器的原理可知，在電路制作標(biāo)定的時候，選取合適的R6，可以確定合適的放大倍數(shù)。由于輸入的電壓信號是由體現(xiàn)按壓的一個慢變信號和脈搏波的一個快變信號合成，所以，經(jīng)過初步放大以后，分別對兩個不同頻率的兩部分信號進(jìn)行分離放大。C3、C4、R10、R11、R12、AR3組成的電路單元通過調(diào)整C4和R11設(shè)定時間常數(shù)，來獲得合理的保持采樣頻率和放大器下限制截止頻率，使得信號的高頻成分不丟失。R7、R8、C1、R9、C2組成的電路單元實現(xiàn)了一個低通濾波器，將快變的脈波小心好濾除，放大取脈壓力的電壓信號，可以用于連接集成數(shù)字電壓表用于顯示取脈壓力的大小。
如果檢測的是氣體信號，只要把電橋換成氣體傳感器模塊，后續(xù)的放大電路僅需要采用一路慢變信號放大即可，這是由于氣體傳感器模塊的電壓—濃度線性度很好，而且沒有小信號需要放大。
圖3實現(xiàn)的是采用51芯片的四診模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路。采用的ADC0809芯片是8位的數(shù)/模轉(zhuǎn)換模擬電路集成塊，可以同時轉(zhuǎn)換8路模擬數(shù)據(jù)。所以，四診模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路具有很好的擴(kuò)充性。可以根據(jù)需要實現(xiàn)8路四診模擬信號的數(shù)/模轉(zhuǎn)換。模擬信號由右端的8個輸入口中輸入。0809的具體端口接法見圖3。單片機(jī)的P0口直接與ADC0809的數(shù)據(jù)線相接，P0口的低三位通過鎖存器74LS373連到0809的三個選通口A，B，C上，鎖存信號是51芯片的ALE信號。同時，8051的ALE信號還直接練到了0809的ALE引腳。
我們把8051的P2.7口作為讀寫口的選通地址。因此，A/D轉(zhuǎn)換通道的訪問地址是7FF8H～7FFH。單片機(jī)執(zhí)行一條指令，就產(chǎn)生一個正脈沖，鎖存通道地址和啟動A/D轉(zhuǎn)換；執(zhí)行一條輸入指令，讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。在程序設(shè)計采用延時等待A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束的方式，分別對8路模擬信號輪流采樣一次，并且一次把結(jié)果存入數(shù)據(jù)存儲器。代碼如下<pre listing-type="program-listing"> ORG 0030H JMPMAIN ORG 0130HMAIN mov a，#00h MOV R1，#20H mov @r1，a MOV R1，#21H mov @r1，a MOV R1，#22H mov @r1，a MOV R1，#23H mov @r1，a MOV R1，#24H mov @r1，a MOV R1，#25H mov @r1，a MOV R1，#26H mov @r1，a MOV R1，#27H mov @r1，a MOV R1，#20H MOV DPTR，#7FF8H ；指向通道0地址 MOV R7，#02H ；共需要轉(zhuǎn)換8個通道LOOP MOVX@DPTR，A ；啟動A/D轉(zhuǎn)換 LCALL D128US ；延時等待A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束 MOVX A，@DPTR ；讀入A/D轉(zhuǎn)換值，并存入內(nèi)存 MOV @R1，AD128USDEL mov R5，#08hDEL0 mov R6，#08hDEL1 DJNZ R6，DEL1DJNZ R5，DEL0RETend</pre>信號通過8051進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換以后，按照圖3所示，連接MAX232芯片，并且擴(kuò)充外圍電路。程序設(shè)計中，單片機(jī)的P1.0和P1.1口分別模擬串行通信的發(fā)送和接收，其接口程序主要由INPUT發(fā)送子程序和OUTPUT接收子程序組成。通信速率1200bit/s，幀格式為N.8.1。發(fā)送時，先發(fā)送一個起始位(低電平)，接著按低位在先的順序發(fā)送8位數(shù)據(jù)，最后發(fā)送停止位。接收時，先判斷P1.1接收端口是否有起始低電平出現(xiàn)，如有則按低位在先的順序接收8位數(shù)，最后判斷P1.1口是否有停止高電平出現(xiàn)，如有則完成一個數(shù)據(jù)接收，否則繼續(xù)等待。其中軟件編寫要嚴(yán)格按照異步通信的時序進(jìn)行，每bit位傳送時間間隔按通信速率1200bit/s計算為833μs。其模擬串行通信程序清單見下，系統(tǒng)要求單片機(jī)晶振為6M。
<pre listing-type="program-listing">TXD EQU P1.0RXD EQU P1.1ORG 0000HAJMP MAINORG 0100HMAINMOV A，#30HMOV R5，#NSETB RXDTXLCALLINPUT；調(diào)用發(fā)送子程序，將寄存器A中內(nèi)容發(fā)給PC機(jī)SETBTXDMOV R0，#40HRXLCALL OUTPUTMOV@R0，A INC R0 DJNZR5，RX AJMP$DEL833 MOV R7，#205MS11 DJNZR7，MS11 RETINPUT CLRC MOV TXD，C；發(fā)送起始位 LCALL DEL833；延時 MOV R3，#8 REPRRCA MOVTXD，C LCALL DEL833 DJNZ R3，REP SETB C；發(fā)送停止位 MOV TXD，C LCALL DEL83 3RETOUTPUT JB RXD，$ LCALL DEL833 MOV R3，#8OUTMOV C，RXD RRC A LCALL DEL833 DJNZ R3，OUT JNB RXD，$<dp n="d6"/> RET</pre>應(yīng)用上述的電路，我們實現(xiàn)了四診所有模擬信號的放大、模/數(shù)轉(zhuǎn)換和輸入微機(jī)。聲音、數(shù)碼照片等其他數(shù)據(jù)通過直接的微機(jī)接口就能把采集到的數(shù)據(jù)存入個人電腦。把所有外圍模塊采集的數(shù)據(jù)或者信號輸入到個人計算機(jī)當(dāng)中存儲，再利用個人計算機(jī)實現(xiàn)望、聞、問、切數(shù)字四診信號的實時顯示，就最終形成了中醫(yī)四診的數(shù)據(jù)采集裝置。
信號出入計算機(jī)后，用Visual C++6.0開發(fā)工具制作的信號采集界面程序完成了實時的顯示和記錄功能。這是應(yīng)用程序的核心界面左上角的文本框用于輸入病人病史和幾個核心的病理檢查數(shù)據(jù)。右上角的粉紅色窗口讀取攝像頭的CCD傳感器拍攝的實時圖象，用于攝取舌象和面象。左下角的列表框用于記錄病人的語音數(shù)據(jù)。而右下角的黑色示波器每10毫秒從串口讀取一個數(shù)據(jù)繪制一個點(diǎn)，用于記錄脈波和氣體分析的比例數(shù)據(jù)，繪制成實時曲線。這樣就構(gòu)成了數(shù)字四診數(shù)據(jù)實時顯示和存取的主界面。
權(quán)利要求
1.一種用于中醫(yī)數(shù)字四診的數(shù)據(jù)采集方法，主要對應(yīng)于中醫(yī)望聞問切四個部分，其特征在于按照中醫(yī)數(shù)字四診的要求，通過數(shù)碼相機(jī)(1)和均勻光源(2)采集病人的舌象和面象，通過氣體傳感器檢測電路(3)采集特征氣體信息，通過語音輸入電路(4)采集病人病態(tài)語音信息，通過壓電傳感器脈象記錄電路(5)采集病人的脈象數(shù)據(jù)；數(shù)碼相機(jī)(1)和語音輸入電路(4)的輸出信號均與計算機(jī)的輸入端相連接，氣體傳感器檢測電路(3)和壓電傳感器脈象記錄電路(5)的輸出信號通過放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路與計算機(jī)的輸入端相連接，多路信號同時實時在輸入到計算機(jī)中，構(gòu)成一個整體的數(shù)據(jù)采集記錄裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于中醫(yī)數(shù)字四診的數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于所述的壓電傳感器脈象記錄電路(5)是，把以應(yīng)變電阻片為敏感元件的脈象傳感器作為惠斯頓電橋，其中用兩組應(yīng)變片朝相反的方向形變，電橋的輸出端與模擬放大器AR1的輸入端相連接，模擬放大器AR1的輸出端分別與兩路模擬放大器AR3和AR4的輸入端相連接；C3、C4、R10、R11、R12、AR3組成用來獲得合理的保持采樣頻率和放大器下限制截止頻率的電路單元；R7、R8、C1、R9、C2組成用于低通濾波的電路單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于中醫(yī)數(shù)字四診的數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于氣體傳感器檢測電路(3)是，氣體傳感器模塊的輸出端與模擬放大器AR1的輸入端相連接，模擬放大器AR1的輸出端與慢變信號放大器的輸入端相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于中醫(yī)數(shù)字四診的數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于所述的A/D轉(zhuǎn)換電路采用的ADC0809芯片，模擬信號由右端的8個輸入口分別與ADC0809芯片的1、2、3、4、5、26、27和28管腳相連接，8051單片機(jī)的P0口直接與ADC0809的數(shù)據(jù)線相接，P0口的低三位通過鎖存器74LS373連到0809的三個選通口A、B、C上，鎖存信號是8051芯片的ALE信號，8051的ALE信號還直接連到了0809的ALE引腳；8051單片機(jī)的通過P1.0和P1.1口與接口電路中的MAX232芯片的10、9管腳，同時通過MAX232芯片的7、8管腳與計算機(jī)的RXD和TXD接口相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于中醫(yī)數(shù)字四診的數(shù)據(jù)采集方法，按照中醫(yī)數(shù)字四診的要求，通過數(shù)碼相機(jī)和均勻光源采集病人的舌象和面象，通過氣體傳感器檢測電路采集特征氣體信息，通過語音輸入電路采集病人病態(tài)語音信息，通過壓電傳感器脈象記錄電路采集病人的脈象數(shù)據(jù)；數(shù)碼相機(jī)和語音輸入電路的輸出信號均與計算機(jī)的輸入端相連接，氣體傳感器檢測電路和壓電傳感器脈象記錄電路的輸出信號通過放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路與計算機(jī)的輸入端相連接，多路信號同時實時輸入到計算機(jī)中。本發(fā)明有益的效果是實現(xiàn)中醫(yī)四診的客觀化記錄；把中醫(yī)四診理論與計算機(jī)科學(xué)，現(xiàn)代信號監(jiān)測和處理等各個方面的先進(jìn)成果結(jié)合起來，采集到能夠用于輔助診斷的有效客觀信號。
文檔編號G06F17/00GK1561904SQ20041001727
公開日2005年1月12日 申請日期2004年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月25日
發(fā)明者吳朝暉, 鄭能干, 劉保延, 崔蒙, 楊國青 申請人:浙江大學(xué)